6.1.3. Числоимпульсный метод измерения перемещения
Метод основан на формировании и подсчете импульсов при каждом переходе считывателя через оцифрованную отметку кодовой маски.
В данном случае преобразователь кода не требуется. И в самом общем случае численно-импульсный преобразователь может быть выполнен по схеме, приведенной на рис. 6.10.
Рис. 6.10. Простейший числоимпульсный измеритель линейных перемещений
Работа схемы осуществляется следующим образом. Счетный импульс проходит на схему формирователя импульсов ФИ каждый раз, когда считыватель переходит от проводника к изолятору. Схема ФИ формирует импульс с необходимой длительностью фронта и амплитудой, устраняя дребезг механического контакта, если он вдруг возникнет. Счетчик импульсов СИ подсчитывает число этих импульсов, причем каждый импульс соответствует перемещению на один квант. Таким образом, выходной код СИ
где n – число импульсов, прошедших на СИ.
При достижении максимального перемещения замыкаются контакты концевого выключателя и вырабатывается импульс "запись" на ЦОУ, по переднему фронту которого регистры ЦОУ "защелкивают" цифровой код с выхода СИ. Этот импульс служит для СИ сигналом "сброс".
Недостаток такого измерителя – отсутствие возможности преобразования обратного перемещения, т.к. отсутствует возможность реверса СИ. Поэтому для проведения следующего измерения необходимо вернуть считыватель в исходное состояние.
Для устранения указанного недостатка применяют сдвоенную кодовую маску или сдвоенный считыватель импульсов. Функциональная схема реверсивного числоимпульсного измерителя линейных перемещений представлена на рис. 6.11.
Рис. 6.11. Функциональная схема реверсивного числоимпульсного измерителя линейных перемещений
Работа схемы осуществляется следующим образом. При перемещении вперед рабочим является считыватель 1. При каждом переходе его с проводящего участка на изолятор формирователь импульсов ФЗФ1 устанавливает на выходе "1", которая:
указывает реверсивному СИ направление счета на увеличение;
запрещает работу схемы формирователя импульсов ФЗФ2 до тех пор, пока не будет снята "1" с выхода ФЗФ1;
является счетным импульсом для реверсивного СИ.
При переходе считывателя 1 с изолятора на проводник, "1" с выхода ФЗФ1 снимается. При перемещении назад первым достигает изолятора считыватель 2. Следовательно, "1" будет сформирована на выходе ФЗФ2. Эта "1":
указывает РСИ направление счета на вычитание;
запрещает формирование импульса на выходе ФЗФ1;
является счетным импульсом для РСИ.
Логическая "1" на выходе ФЗФ2 будет снята при переходе считывателя 2 с изолятора на проводник.
Погрешности измерителей линейных перемещений
– методическая – погрешность квантования КВ;
– инструментальные.
Рассмотрим подробнее инструментальные погрешности.
1. Погрешность меры перемещения. Возникает из-за неточности воспроизведения квантов перемещения, т.к. реальный размер кванта отличается от номинального. Эта погрешность мультипликативная, то есть
2. Погрешность сравнения с мерой. Возникает из-за неточного совмещения начала отсчета (исходного положения) считывателя и кодовой маски. Эта погрешность является аддитивной.
3. Погрешность линейности. Возникает из-за неравенства квантов между собой. В результате реальная характеристика будет отличаться от линейной зависимости, что показано, в общем виде, на рис. 6.12.
Рис. 6.12. Характеристика преобразования измерителя линейных перемещений
Здесь L – абсолютная погрешность линейности. Это максимальное отклонение кривой реальной характеристики преобразования от прямой, соединяющей две крайние точки. Эта погрешность является аддитивной.
4. В таком устройстве возможна погрешность сбоев. Учесть ее нельзя, она может достичь 100 %. Связана с механическим износом деталей конструкции преобразователя и влиянием внешней среды.